Varmestråling til rummet – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Geofysik > Varmestråling til rummet

10. februar 2011

Varmestråling til rummet

Hej Spørg om Fysik
Jeg har hørt i radioen, at varmen forsvinder ud i verdensrummet når der er skyfrit. Det er vel luften der bærer varmen, og nogle km oppe er luften jo meget tynd, altså ikke noget til at bære varmen væk. Lufttomhed er vel en god isolator, eller hvad ?

Med venlig hilsen
H E B

Stillestående luft virker noget isolerende, det er hvad vi udnytter i dobbeltvinduer, termovinduer og isolation af huse f.eks. med mineraluld, glasuld eller polystyren (det hvide skum).

Strålingen er beskrevet af Plancks strålingslov Max Karl Ernst Ludwig Planck (D, 1858 - 1947)

Det er luften der isolerer, skum eller mineraluld er der, så luften bliver stillestående og for at standse direkte stråling. Alle legemer stråler varme ud til omgivelserne. Er et legeme koldere end omgivelserne, bliver der en netto gevinst, idet der så udstråles mindre energi end den stråling der kommer ind fra omgivelserne, legemet opvarmes af strålingen. Omvendt er legemet varmere afkøles det, fordi det afgiver mere stråling til omgivelserne end omgivelserne stråler ind til det.

Der er altså ikke noget man kan kalde "kuldestråling", når man synes at en kold væg, man sidder ved stråler kulde til en, er det fordi man selv udstråler mere varme, end vægen sender tilbage.

 

Plancks strålingslov 

Plancks strålingslov siger, at et legeme udstråler energi, og at energien er proportional med T4 , hvor T er den absolutte temperatur (T = 273 + t, hvor t er temperaturen i celsius grader).

Den udstrålede energi afhænger også af overfladen, den maksimale udstråling kommer fra en sort flade, andre flader udstråler mindre f.eks. udstråler snedækkede marker mindre end marker med bar jord. Jordoverfladen er hundredevis af grader varmere end det rum, man til dels ser ud i om natten, og udstrålingen vil altså være proportional med T4, hvis der ikke var noget som delvis stoppede strålingen. Luften omkring jorden er en sådan dæmpning af strålingen, vores indbyggede termorude.

Når der er skyer, rammer jordens udstråling skyerne, de bliver lokalt opvarmede og udsender stråling i alle retninger - også tilbage imod jorden. De har imidlertid en lavere temperatur end jordoverfladen, så der stråles mindre energi ud og i alle retninger, dvs. op igennem skyen til næste lag skyer, og efterhånden igennem skyen til rummet, men også tilbage imod jorden. Derved bliver strålingen meget mindre med end uden skyer. Luften virker lidt i samme retning, men en meget større del af strålingen går igennem uden at ramme noget, der stråles kun lidt tilbage, derfor tabes der mere energi til rummet i klart vejr, end når der er skyer.

Det er klart rigtigt, at luften også kan transportere varme væk fra, eller til et område. De kan ske ved at flytte luftmasser (vind), vandrette eller lodrette luftbevægelser, ganske lidt ved bølger og også ved at atmosfæren opvarmes, og dermed til dette fjerner varme fra jordoverfladen. Vind kan være en meget effektiv måde at flytte varmeenergi på. Vi ved alle, at f.eks. blæsten kan medføre varmemængder, så området opvarmes karakteristisk fra S, SØ eller SV, det kan også være kold blæst f.eks. fra N, Ø eller NØ så temperaturen falder, det afhænger meget af årstiden.

Vi ved også fra os selv, at vind kan få en moderat lav temperatur, til at føles som om man var på sydpolen, den såkaldte chillfaktor, som vejret i fjernsynet somme tider opgiver i vinterperioden. Varmeledning igennem stillestående luft spiller ingen væsentlig rolle i praksis. Når man når op i de højere lag af atmosfæren spiller kun strålingen nogen rolle ud i rummet. Vedrørende det du omtaler er den væsentlige faktor altså enten direkte stråling fra jordoverfladen eller fra lufthavet, og det er den eneste måde, energien kan komme ud i rummet på. Vakuum er en vældig god isolator, fordi man i det tilfælde udelukkende taber energi ved stråling, ikke ved flytning af luftmasser.

Med venlig hilsen
Malte Olsen.